三角形內嵌的相似三角形之間的關係

給定一個參考三角形ABC,在三條邊上(或延長線)各任意取一點X,Y,Z,那麼XYZ叫做內嵌三角形或叫Miquel三角形。與XYZ相似(指同向相似)的內嵌三角形有無數個,那麼所有相似的內嵌三角形具有唯一的一個Miquel點。

下面用文字證明以上結論:

根據Miquel定理:參考三角形ABC三條邊上的X,Y,Z三點形成的三個Miquel圓具有唯一的交點,這點好理解,因爲實際上三個圓共點有且僅有一個交點,這個交點就是三角形XYZ的Miquel點,設爲P。連接PX, PY和PZ,那麼PX,PY,  PZ三條直線與ABC三邊夾角相等;從P點引另外三條與ABC邊相交的直線,讓這三條直線保持與三邊具有相同的方向夾角, 設與三邊的交點爲X',Y',Z',那麼根據相似理論,這個三角形X'Y'Z'與XYZ相似。特別地,如果從P點作一個垂足三角形HIJ,那麼HIJ也和XYZ也相似。

用反證法:假設有另一個內嵌三角形UVW,它與XYZ相似,但它的Miquel點爲Q,那麼作Q點的另一個垂足三角形的H'I'J',有H'I'J'與UVW相似,而UVW和XYZ相似,XYZ與HIJ正向相似,所以根據相似的傳遞性(邊長等比或內角相值),則H'I'J'和HIJ相似,這說明可以以平面上某個點S爲中心點,將H'I'J'相似變換(包括旋轉和伸縮)到HIJ, 連接S與這兩個垂足三角形的6個垂足點,則對應三角形ABC同一條邊上的兩條S射線與該邊的夾角相等(根據相似變換的原理),根據Miquel定理的逆定理,得S點就是HIJ和H’I’J’的Miquel點。由於P點就是HIJ的Miquel點,根據Miquel點的唯一性,得P,Q和S是同一點,即所有相似的內嵌三角形具有唯一的一個Miquel點。 證畢!

 

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